Важным признаком многих осадочных пород является их слоистость, т.е. расположение пород в толще земной коры параллельными слоями или пластами. Отдельные слои отличаются друг от друга окраской, составом и свойствами. Для многих осадочных пород характерна также большая пористость, наличие окаменелых остатков ранее живших организмов (раковин, костей, игл и т.д.) или их отпечатков.
В образовании осадочных пород, кроме минералов первичного происхождения (кварц, слюда, ортоклаз и др.), принимают участие минералы вторичные - кальцит, гипс, ангидрит, каолинит, монтмориллонит и др. Во многих случаях вторичные минералы преобладают в породе (глинистые породы).
Осадочные горные породы, учитывая их происхождение, разделяют на четыре группы, представленные в табл. 1. При этом, учитывая наличие или отсутствие цементизации, производят более дробное их деление.
Таблица 1 - Классификация осадочных пород
| Группа пород | Породы (по виду связи) | ||
| рыхлые | связные | сцементированы ые | |
| Крупно-обломочные и песчаные | Окатанные: валуны, галька, гравий | - | Конгломераты |
| Неокатанные: камни, щебень, дресва | - | Брекчии | |
| Пески | - | Песчаники | |
| Глинистые | - | Супеси, суглики, глины | Сланцеватые глины (аргиллиты), алевролиты |
| Химические | - | __ | Галоиды (каменная соль и др.), сульфаты (гипс, ангидрит) и др. |
| Органические (органогенные) | Карбонатные (известняки и доломиты), кремнистые (трепел, опока), углеродистые (каменный и бурый угли) | ||
Свойства рыхлых пород и их пригодность для использования в дорожном строительстве сильно зависят от преобладания в составе породы обломков тех или иных размеров; классификация пород по этому признаку представлена в табл. 2.
Таблица 2 - Классификация крупных обломков, принятая в дорожном строительстве
| Диаметр обломков и частиц, мм | Наименование обломков и частиц | |
| окатанных | неокатанных | |
| >200 200-100 100-70 70-2,0 | Валуны Булыжник Галька Гравий | Крупные камни Камни Щебень крупный Щебень, дресва |
В случае значительного преобладания обломков или частиц того или иного размера, горная порода именуется по их размеру.
Валуны и булыжник представляют собой крупные, в различной степени окатанные обломки изверженных, осадочных и метаморфических горных пород - гранитов, известняков, песчаников и др.
Наибольшее количество крупнообломочного материала накапливается у подножия гор. Здесь мощность таких отложений может достигать 10 м и более.
Образование валунов связано с геологической деятельностью ледников. Они повсеместно встречаются в Карелии, Прибалтике, Ленинградской области и в других районах северо-западной части СССР, куда занесены ледниками, надвигавшимися с севера. Валуны и булыжник применяют для изготовления щебня, мощения дорог и кладки фундаментов. Среди валунов и булыжников могут встречаться разности, сложенные сильно разрушенными породами, поэтому их необходимо подвергать тщательному осмотру и сортировке.
Галька и гравий представляют собой окатанные обломки горных пород средней крупности. В природе они часто встречаются в смеси с песчаными, пылеватыми и глинистыми частицами, а иногда с валунами.
По преобладанию тех или иных пород или минералов различают гравий кремнистый, кварцевый, гранитный, известняковый, опоковый и т.д.
Галька и гравий образовались в результате геологической деятельности ледников, морей, рек и временных водных потоков.
Ледниковый гравий и гравий временных водных потоков характеризуются слабой окатанностью и повышенным содержанием пылеватых и глинистых частиц. Гравий морской и речной, наоборот, отличаются большой окатанностью, особенно морской, и весьма малым содержанием пылеватых и глинистых частиц.
На территории СССР галька и гравий распространены по берегам рек и морей, по всей средней и северной частям страны, когда-то занятым ледником, а также в предгорных и горных районах.
Гальку и гравий широко применяют в дорожном строительстве для устройства гравийных покрытий или оснований под усовершенствованные покрытия.
Песок является рыхлой, несвязной породой и представляет собой скопление мелких обломков различных минералов, преимущественно кварца, полевых шпатов, слюды и пр. Среди песчаных частиц могут содержаться в том или ином количестве более крупные гравийные зерна и более мелкие пылевато-глинистые частицы.
По минеральному составу различают пески кварцевые, когда почти все песчаные частицы состоят из кварца, слюдистые, когда кроме кварца содержится заметное количество слюды, полевошпатовые, когда зерна песка состоят из кварца и полевых шпатов, и др. Учитывая физические свойства и минеральный состав частиц, песчаными называют частицы размером 2-0,05 мм (см. табл. 2).
По строительным стандартам, учитывая, что отделить от песка гравийные частицы размером более 5 мм значительно легче и с меньшими затратами энергии, чем частицы более 2 мм, песком называют рыхлые породы, содержащие частицы менее 5 мм. При этом учитывают и то, что включение в состав песка мелких гравийных частиц размером 2-5 мм улучшает качество песка как строительного материала, а удаление из массы гравия или щебня частиц размером 2-б мм улучшает строительные свойства этих материалов.
Сцементированные обломочные горные породы. Рыхлые обломочные горные породы в природных условиях могут подвергаться уплотнению, а затем и цементации каким-либо естественным веществом. Наибольшее значение из них имеют конгломераты, брекчии и песчаники. Естественным цементом могут быть глинистые частицы, углекислая известь, окись кремния, гидроокись железа и т.д. По составу цементирующего вещества эти породы называют глинистыми, известковыми, кремнистыми, железистыми и др. (например, железистый песчаник, известковый конгломерат и т.д.). Изредка встречаются также породы, в которых природным цементом служит битум (вязкое органическое вещество, состоящее из смеси углеводородных соединений); такие породы носят название битуминозных.
Конгломерат представляет собой гравий или гальку, сцементированный тем или иным природным цементом. Чаще всего таким цементом служит углекислая известь, но могут также встречаться конгломераты с глинистым, железистым, кремнистым и другими цементами.
Образование конгломератов связано с движением воды, богатой солями, в пустотах обломочной породы и отложением солей на поверхности обломков и между ними. Дальнейшее физико-химическое изменение этих веществ приводит к цементации породы, прочность которой зависит от качества природного цемента, его количества и характера распределения в массе породы. Наибольшую прочность имеют кремнистые конгломераты.
В местах залегания конгломераты обычно весьма неоднородны и часто связаны постепенными переходами с рыхлым гравием или галькой. Встречаются конгломераты сравнительно редко, в виде ясно выраженного слоя или гнездообразных скоплений в гравийных месторождениях. Конгломераты известны в Крыму, Средней Азии, на Урале и в других местах. После дробления породы они используются в дорожном строительстве в качестве щебня.
Когда каким-либо природным веществом сцементированы неокатанные обломки (естественный щебень), такую породу называют брекчией. Брекчии встречаются у подножий крутых горных склонов, где накапливаются продукты разрушения горных пород. Большинство брекчей сцементировано глинистым или известковым веществом.
Песчаники образовались в результате цементации каким-либо природным веществом песков различного минерального состава.
Песчаники разделяются: по крупности песчаных зерен - на крупно-, средне- и мелкозернистые; по характеру природного цемента - на глинистые, известковые, кремнистые, железистые, битуминозные и др.; по минеральному составу - на кварцевые, слюдистые и аркозовые.
Кремнистые песчаники, сцементированные кремнеземом, в которых зерна кварца нельзя отличить от цемента даже при рассмотрении в лупу, называют кварцитами. Они характеризуются пределом прочности при сжатии 100 МПа и выше и отличаются большой морозостойкостью. Их широко применяют для изготовления штучных камней (брусчатки, шашки для мощения, бордюрных и облицовочных камней), реже - для щебня.
Известковые песчаники могут иметь различную прочность и морозостойкость, что связано с количеством цемента, характером распределения его в массе породы и пористостью породы. Некоторые из них отличаются высокой прочностью и значительной морозостойкостью, другие же, наоборот, имеют небольшую прочность (20-40 МПа) и часто неморозостойки.
Глинистые и железистые песчаники чаще бывают малопрочными и неморозостойкими. Только в некоторых случаях прочность их достигает 40-50 МПа. Лучшие разновидности этих песчаников могут быть использованы лишь для изготовления бутового камня для кладки фундаментов и нижних слоев дорожных покрытий.
Органогенные породы. К ним относятся породы, в образовании которых приняли участие животные или растительные организмы. Большинство населяющих моря и океаны организмов как крупных, так и микроскопических, имеют скелет. Материалом для него служат растворенные в морской воде углекислый кальций и окись кремния. После отмирания организмов скелетные образования падают на морское дно, где образуют осадки. Известковая и кремнеземистая масса претерпевают там сложные изменения (перекристаллизацию, уплотнение, химическое взаимодействие и т.п.), постепенно превращаясь в сцементированную горную породу.
В процессе образования органогенных горных пород можно выделить ряд этапов. Уже при накоплении осадков имеет место частичное уплотнение их, а в нижней части осадочной толщи - даже некоторая цементация. Примером этого вида образования могут служить скопления ракушки или малопрочного известняка-ракушечника, встречающиеся слоем мощностью до 5 м и более вдоль берегов Азовского, Черного и Каспийского морей.